CN101877785A - 一种基于混合预测的视频编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于信号处理中的视频编码技术领域，具体涉及一种预测方法。本发明提供了一种视频编码技术中的混合预测方法，适用于MPEG、H.26x和AVS等视频编码标准，通过分析视频图像和预测残差的分布特性，将一种帧间预测模式和一种帧内预测模式的信息相结合，作为一种新型混合预测模式对视频序列进行预测，该结合能够打破现有视频编码技术中将时域相关性和空域相关性独立考虑的格局，提高预测图像精度，从而提高压缩效率。

Description

一种基于混合预测的视频编码方法

技术领域

本发明属于信号处理中的视频编解码技术领域，具体涉及一种预测方法。

背景技术

目前主流视频压缩标准主要包括活动图像专家组(Moving Picture ExpertGroup)制定的MPEG系列标准，国际电信联盟(InternationalTelecommunication Union)制定的H.26x系列标准，以及我国具有自主知识产权的先进音视频编码标准(Advanced Audio/Video Standard，AVS)。主流视频压缩标准中通过帧内预测和帧间预测来减少视频图像的空间冗余和时间冗余，它们利用像素间的相关性对当前像素进行预测，已达到压缩目的。帧内预测一般在不规则或者运动幅度大的情况下作为宏块的预测模式，而帧间预测一般在平稳运动的情况下作为宏块的预测模式，而一个宏块到底是用帧内预测还是帧间预测取决于整个宏块失真和码率的综合考虑，这种方法的缺点是对于某些特殊的视频序列，无论是使用帧内预测还是用帧间预测均不能达到较好的预测效果，阻碍了编码效率的进一步提高。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种能够达到更加准确预测的混合预测模式，其步骤包括：

1.混合预测模式的确定。

1.1针对非I帧图像，对每个宏块进行预测时，将现有的帧内预测模式和帧间预测模式进行组合，每个模式对作为可能出现的混合预测模式。

1.2对于每一种可能的混合模式对，将其在该混合模式中帧内预测模式的预测值和帧间预测模式的预测值按照加权系数进行组合。

1.3同时将混合模式下的其它帧内预测信息和帧间预测信息进行结合，进入率失真循环进行模式选择。

1.4在率失真循环下，统计这些可能的混合预测模式被宏块选择为最终预测模式的出现概率。

1.5出现概率最高的混合预测模式被确定为最终的混合预测模式加入到率失真循环，作为一种新的预测模式对宏块进行预测。

2.加权系数的确定。

2.1对于混合预测模式，将帧内预测模式的预测值和帧间预测模式的预测值在一定范围内，以一定数值为间隔，将预测值进行加权运算。

2.2将加权运算后的预测值结合混合预测模式的其他开销得出各种加权值下采用该混合模式需要的总开销。

2.3选取开销最低的加权系数作为混合预测模式里采用的加权系数。

具体实施方式

以下以AVS标准为例，具体说明本发明的较佳实施方式。步骤如下：

1.混合预测模式的确定。

1.1AVS标准中有5种帧内预测模式，即Intra_8×8_Vertical、Intra_8×8_Horizontal、Intra_8×8_DC、Intra_8×8_Down_Left和Intra_8×8_Down_Right，同时帧间预测时一个16×16宏块可以被分为16×16、16×8、8×16、8×8以及Skip模式进行预测，因此可能出现的混合预测模式对为25对。

1.2将1.1中得到的每种帧内预测和帧间预测的预测值按照以下公式进行组合：

$\mathrm{CPM}(x,y)=\left(\begin{array}{c}\mathrm{Intra}(x,y)*W_1+\\ \mathrm{Inter}(x,y)*W_2+\\ R\end{array}\right)>>\mathrm{Shift}$

W₁+W₂＝(1＜＜Shift)

R＝1＜＜(Shift-1)

这里CPM(x，y)、Intra(x，y)、Inter(x，y)分别表示像素在位置(x，y)下的混合预测值，帧内预测值，帧间预测值，W₁和W₂分别是帧内预测的加权系数和帧间预测的加权系数，R用来进行四舍五入，一般情况下Shift等于4，R等于8。

1.3将1.2中得到的混合预测模式下的预测值带来的代价，同时结合帧内预测下模式信息带来的开销，以及帧间模式下运动矢量信息带来的开销，在率失真循环下对该混合模式进行选择。

1.4在率失真循环下，得到Intra_8×8_DC模式和Inter_P_16×16模式被选择为当前宏块最佳模式的概率最高，因此将这两种模式的组合作为新的混合预测模式。

1.5将这种混合预测模式，在视频序列每帧图像进行预测时作为一种新的可选预测模式进行模式选择，以确定率失真代价最小的模式，即最佳模式。

2.加权系数的确定。

2.1对于混合预测模式，将帧内预测模式的预测值和帧间预测模式的预测值在1/16到15/16范围内，以1/16为间隔，将预测值进行加权运算。

2.2将加权运算后的预测值结合混合预测模式的其他开销得出各种加权值下采用该混合模式需要的总开销。

2.3最终确定当帧内预测的加权系数为2/16，帧间预测的加权系数为14/16时，混合预测模式能够达到最佳预测。

Claims (4)

1.一种视频编解码技术中的新型预测方法，其特征在于：将一种帧间预测模式和一种帧内预测模式的信息相结合，作为一种新型混合预测模式，从而提高运行速度。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于：针对非I帧图像，对每个宏块进行预测时，将现有的帧内预测模式和帧间预测模式进行组合，每个模式对作为可能出现的混合预测模式。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于：对于每一种可能的混合模式对，将其在该混合模式中帧内预测模式的预测值和帧间预测模式的预测值按照加权系数进行结合，选择出现概率最高的混合预测模式为最终的新混合预测模式。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于：对于混合预测模式，将帧内预测模式的预测值和帧间预测模式的预测值在一定范围内，以一定数值为间隔，将预测值进行加权运算，选取开销最低的加权系数作为混合预测模式里采用的加权系数。